Sóng hấp dẫn đã xác nhận định lý hố đen 50 năm của Stephen Hawking với độ chính xác gần tuyệt đối.
Năm 1971, Stephen Hawking – một trong những nhà vật lý lý thuyết vĩ đại nhất thế kỷ 20, đã đưa ra một dự đoán táo bạo: khi hai hố đen hợp nhất, diện tích chân trời sự kiện của hố đen mới sẽ không bao giờ nhỏ hơn tổng diện tích của hai hố đen ban đầu. Định lý này mang nét tương đồng kỳ thú với định luật thứ hai của nhiệt động lực học, đã được chứng minh sau hơn nửa thế kỷ với độ chính xác lên đến 99.999%, tất cả nhờ vào tín hiệu sóng trọng lực mạnh mẽ nhất từng được ghi nhận.
Vào ngày 14/1/2025, Trái Đất khẽ rung động bởi một gợn sóng không-thời gian, khởi nguồn từ vụ va chạm dữ dội giữa hai hố đen cách xa hơn một tỷ năm ánh sáng. Sự kiện mang tên GW250114 không chỉ là một vụ hợp nhất thông thường; nó còn tạo ra tín hiệu sóng trọng lực gấp đôi cường độ so với bất kỳ lần ghi nhận nào trước đó, trở thành “tiêu chuẩn vàng” trong nghiên cứu. Những sóng này nhỏ hơn hạt nhân nguyên tử hàng nghìn lần, được LIGO (Mỹ), đài quan sát duy nhất hoạt động lúc bấy giờ ghi lại, nhờ vào việc nâng cấp độ nhạy gấp ba lần so với lần phát hiện đầu tiên năm 2015.
Liên minh LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) đã tận dụng cơ hội để quan sát chi tiết giai đoạn “ringdown” – thời điểm hố đen mới ổn định, giống như tiếng vang cuối cùng của một chiếc chuông. Kết quả thật bất ngờ: diện tích bề mặt hố đen mới lớn hơn tổng diện tích ban đầu, một lần nữa khẳng định Hawking đã đúng. So với phân tích năm 2021 chỉ đạt 95% độ tin cậy, GW250114 mang đến độ rõ nét vượt trội, cho phép khám phá sâu hơn về tổn thất năng lượng và những dao động tinh vi. Trong thập kỷ qua, gần 300 vụ va chạm hố đen đã được ghi nhận, nhưng không sự kiện nào sánh bằng độ chi tiết của GW250114.
Không dừng lại ở đó, dữ liệu còn củng cố dự đoán từ năm 1960 của Roy Kerr: hố đen quay chỉ được định nghĩa bởi khối lượng và độ xoáy, khiến hai hố đen giống nhau trở nên không thể phân biệt. Điều này ủng hộ “no-hair theorem” – hố đen không tiết lộ chi tiết về vật chất bên trong, một hệ quả kỳ diệu từ thuyết tương đối tổng quát của Einstein.
Nhìn về tương lai, các nâng cấp cho LIGO và các đài quan sát mới đến năm 2028 hứa hẹn sẽ phát hiện sóng nhạy hơn, giúp khám phá ranh giới giữa thuyết tương đối tổng quát và cơ học lượng tử – “thánh tích” của vật lý hiện đại. Nuttall nhận định: “Hiện tại, hai lý thuyết vẫn hòa hợp, nhưng một sự kiện lớn hơn có thể hé lộ những kẽ hở đầu tiên.”
Nhờ gợn sóng vũ trụ và hệ thống laser-gương tinh xảo, định lý táo bạo của Hawking đã vượt qua thử thách khắt khe, mở ra cánh cửa cho những khám phá sâu sắc về bản chất vũ trụ.
Điều kinh ngạc là định lý này liên kết hố đen với nhiệt động học, diện tích chân trời sự kiện tương ứng với entropy. giờ nó được chứng minh bằng dữ liệu sóng hấp dẫn thật, đúng kiểu từ phương trình đến hiện thực
. Quá đỉnh 😍
Người ta cứ nói Einstein vĩ đại, Hawking thiên tài, nhưng thật ra họ chỉ đang chạm đến giới hạn của hiểu biết con người thôi. Hố đen có thể vẫn còn những bí mật mà cả hai ông cũng chưa bao giờ thấy hết